الكتل البرمجية الساكنة

جزء من قسم Object Oriented Programming في رحلة Java على Coddy — الدرس 17 من 87.

في بعض الأحيان تحتاج إلى تهيئة المتغيرات الثابتة (static variables) بمنطق أكثر تعقيداً من مجرد عملية تعيين بسيطة. يتم تشغيل الكتلة الثابتة (static block) (والتي تسمى أيضاً الممهد الثابت - static initializer) مرة واحدة عند تحميل الفئة (class) لأول مرة، قبل إنشاء أي كائنات (objects) أو استدعاء أي طرق ثابتة (static methods).

public class DatabaseConfig {
    private static String connectionString;
    private static int maxConnections;
    
    static {
        // منطق تهيئة معقد
        connectionString = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydb";
        maxConnections = 10;
        System.out.println("Database configuration loaded");
    }
}

يتم تنفيذ الكتلة البرمجية الساكنة (static block) تلقائيًا عند تحميل الفئة (class) في الذاكرة. يحدث هذا مرة واحدة فقط، بغض النظر عن عدد الكائنات (objects) التي تقوم بإنشائها. إنها مثالية لعمليات التهيئة التي تتطلب جملًا متعددة، أو حسابات، أو منطقًا شرطيًا.

يمكنك الحصول على عدة كتل برمجية ساكنة (static blocks) في فئة (class)، ويتم تنفيذها بالترتيب الذي تظهر به:

public class AppSettings {
    private static int[] values;
    
    static {
        values = new int[5];
    }
    
    static {
        for (int i = 0; i < values.length; i++) {
            values[i] = i * 10;
        }
    }
}

تُستخدم كتل static عادةً لتهيئة المصفوفات أو المجموعات الساكنة، وإعداد قيم التكوين التي تتطلب عمليات حسابية، وتنفيذ مهام الإعداد التي تتم لمرة واحدة على مستوى الفئة (class).

التحدي

سهل

لنقم ببناء نظام GameConfig يستخدم الكتل الثابتة (static blocks) لتهيئة إعدادات اللعبة عند تحميل الفئة (class) لأول مرة. هذا الأمر مثالي للإعدادات التي تحتاج إلى حسابها أو ضبطها مرة واحدة قبل إنشاء أي كائنات للعبة.

ستقوم بإنشاء ملفين لتنظيم الكود الخاص بك:

GameConfig.java: قم بإنشاء فئة إعدادات تقوم بتهيئة إعداداتها باستخدام الكتل الثابتة:
- مصفوفة ثابتة خاصة levelThresholds (int[]) تخزن النتيجة المطلوبة للوصول إلى كل مستوى
- متغير ثابت خاص maxLevel (int) يخزن العدد الإجمالي للمستويات
- متغير ثابت خاص configLoaded (boolean) لتتبع ما إذا كانت التهيئة قد تمت
- استخدم كتلة ثابتة (static block) لتهيئة maxLevel إلى 5 وطباعة "Initializing game configuration..."
- استخدم كتلة ثابتة ثانية لإنشاء مصفوفة levelThresholds بحجم يساوي maxLevel، ثم املأها بحيث يتطلب كل مستوى level * 100 نقطة (المستوى 1 يحتاج 100، المستوى 2 يحتاج 200، إلخ)، وقم بتعيين configLoaded إلى true
- دالة ثابتة getThreshold(int level) تعيد حد النتيجة لذلك المستوى (المستويات تبدأ من الرقم 1)
- دالة ثابتة getMaxLevel() تعيد الحد الأقصى للمستوى
- دالة ثابتة isConfigLoaded() تعيد ما إذا كان قد تم تحميل الإعدادات
Main.java: وضح أن الكتل الثابتة تعمل تلقائياً عند الوصول إلى الفئة. ستتلقى مدخلاً واحداً: رقم المستوى للاستعلام عنه. اطبع أربعة أسطر:
- Config loaded: true أو Config loaded: false
- Max level: [maxLevel]
- Level [level] threshold: [threshold]
- Level 1 threshold: [threshold] (أظهر دائماً المستوى 1 أيضاً)

ستتلقى مدخلاً واحداً: رقم المستوى (int) للاستعلام عنه.

لاحظ كيف تُطبع رسالة التهيئة قبل تشغيل أي كود في Main - هذا هو تنفيذ الكتلة الثابتة عند تحميل الفئة لأول مرة!

ورقة مرجعية

يتم تشغيل الكتلة الثابتة (static block) (أو المُهيئ الثابت) مرة واحدة عند تحميل الفئة (class) لأول مرة، قبل إنشاء أي كائنات (objects) أو استدعاء أي طرق ثابتة (static methods). تُستخدم لمنطق التهيئة المعقد الذي يتطلب عبارات متعددة.

public class Example {
    private static String value;
    
    static {
        // منطق التهيئة
        value = "initialized";
        System.out.println("Static block executed");
    }
}

يتم تنفيذ الكتل الثابتة تلقائيًا عند تحميل الفئة في الذاكرة، مرة واحدة فقط بغض النظر عن عدد الكائنات التي يتم إنشاؤها.

يمكنك الحصول على كتل ثابتة متعددة في فئة واحدة. يتم تنفيذها بالترتيب الذي تظهر به:

public class Example {
    private static int[] values;
    
    static {
        values = new int[5];
    }
    
    static {
        for (int i = 0; i < values.length; i++) {
            values[i] = i * 10;
        }
    }
}

تشمل الاستخدامات الشائعة تهيئة المصفوفات أو المجموعات الثابتة، وإعداد قيم التكوين التي تتطلب حسابات، وأداء مهام الإعداد لمرة واحدة على مستوى الفئة.

جرّب بنفسك

import java.util.Scanner;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        int level = scanner.nextInt();
        
        // TODO: الوصول إلى GameConfig لتوضيح تنفيذ static block
        // ستعمل الـ static blocks في GameConfig تلقائياً عند الوصول إلى الـ class لأول مرة
        
        // TODO: طباعة ما إذا كان قد تم تحميل الإعدادات (config)
        // التنسيق: "Config loaded: true" أو "Config loaded: false"
        
        // TODO: طباعة أقصى مستوى (max level)
        // التنسيق: "Max level: [maxLevel]"
        
        // TODO: طباعة العتبة (threshold) لمستوى الإدخال
        // التنسيق: "Level [level] threshold: [threshold]"
        
        // TODO: طباعة العتبة (threshold) للمستوى 1
        // التنسيق: "Level 1 threshold: [threshold]"
    }
}